Suite aux expérimentations réalisées sur le site de STCM de Bazoches les Gallerandes. Une réflexion a été menée pour mettre en valeur les résultats et afin de les utiliser au mieux au sein de l‘entreprise et de simplifier la communication entre celle-ci et les organismes de surveillance (DREAL…). Il a donc été décidé de cartographier les données obtenues au cours de l‘étude précédente (section 3.2) à l‘aide s‘un système d‘information géographique (SIG) (QGis software).
La Figure III.3.1 présente une photographie satellite du site d‘étude et la localisation GPS des points d‘échantillonnage. Comme décrit dans l‘étude précédente, il a été réalisé 5 transects grossièrement parallèles entre eux et perpendiculaires au mur de l‘usine, avec des points d‘échantillonnages environ tous les 10m jusqu‘à 140m de l‘usine.
A l‘aide des données récoltées dans la section 3.2, une carte des concentrations en Pb dans les sols a été dessinée (Figure III.3.2) en extrapolant les concentrations retrouvées dans chaque point d‘échantillonnage. Les gammes de concentrations sont représentées par une palette de couleur allant du bordeaux pour les zones les plus concentrées (>10000 mg Pb.kg-1) jusqu‘au bleu pour les zones moins contaminées. Sur cette carte, il a été associé le nombre de vers de terre collectés dans chaque point d‘échantillonnage ainsi que le pourcentage d‘Aporrectodea. longa trouvés. La densité des vers de terre est représentée par des cercles de diamètre plus ou moins élevé selon l‘abondance dans les points d‘échantillonnage. Les pourcentages d‘A. longa (espèce qui a été précédemment considéré comme plus tolérante aux ETM) récoltés sont représentés par un code couleur allant du rouge pour les plus haut pourcentages jusqu‘au ver pour les plus faibles. Ainsi il est clairement visible, le gradient de concentration en Pb dans les sols, qui diminue avec la distance à l‘usine, en relation avec la densité de vers de terre. De plus, plusieurs informations peuvent être visualisées simultanément, avec ici une plus grande proportion d‘A. longa dans les zones fortement concentrées en Pb et une diminution voire disparition dans les zones moins contaminées. Il est aussi possible d‘observer grâce à cet outil un gradient de concentration latéral avec des concentrations en Pb plus élevées et une densité de ver de terre plus faible à l‘est qu‘à l‘ouest.
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Figure III.3.1: Photographie satellite du site d’étude (STCM de Bazoches les Gallerandes) avec le positionnement GPS du plan d’échantillonnage.
Figure III.3.2: Cartographie des concentrations en Pb dans le sol associées avec l’abondance de vers de terre et le pourcentage d’A.longa trouvés sur la parcelle attenante à l’usine de recyclage de batteries au Pb.
103 Cette observation est due aux vents dominants qui soufflent du sud-ouest et transportent ainsi les PM riches en ETM vers le nord-est de l‘usine.
La carte suivante (Figure III.3.3) montre les concentrations en Pb dans les sols et le ratio vers juvéniles/vers adultes dans les points d‘échantillonnage représenté par des digrammes circulaires. Il est possible d‘observer l‘absence de vers juvéniles dans les zones proches de l‘usine et l‘augmentation de leur proportion dans les zones moins contaminées. Ceci indique la plus forte sensibilité aux ETM des vers juvéniles.
Figure III.3.3 : Cartographie des concentrations en Pb dans le sol associées au ratio vers juvéniles/vers adultes sur la parcelle attenante à l’usine de recyclage de batteries au Pb.
Les cartes suivantes (Figure III.3.4) montrent les concentrations en Pb et les teneurs en carbone organique dans le sol associées aux abondances de vers de terre prélevés dans chaque point d‘échantillonnage. Les concentrations en Pb et la teneur en carbone organique sur deux cartes différentes sont représentées par la même paillette de couleur. Ainsi, il est clairement mis en évidence la relation entre ces deux paramètres. En effet, les fortes concentrations en Pb dans les sols induisent indirectement une accumulation de matière organique en surface. Ceci est dû à l‘impact des ETM sur les organismes du sol. Les microorganismes du sol décomposent la matière organique, et les fortes concentrations en ETM dans les zones proches de l‘usine interfèrent avec leur viabilité. Les vers de terre jouent aussi un rôle : par
104 leur activité de bioturbation, ils vont répartir la matière organique sur le profil de sol (0-1m de profondeur). De plus, ils participent à la dégradation, à la transformation et à la minéralisation de la matière organique améliorant ainsi son recyclage (Boyer et al., 2010) et sa décomposition par les microorganismes (Jusselme et al., 2013). Les éléments ainsi minéralisés sont facilement disponibles pour les plantes. Ainsi les zones fortement contaminées, dépourvues d‘une forte biodiversité des organismes du sol, ne profitent pas des avantages procurés par ses derniers et la matière organique s‘accumule en surface.
Figure III.3.4 : Cartographies des concentrations en Pb et des teneurs en Carbone organique dans le sol associées à l’abondance des vers de terre prélevés sur la parcelle attenante à l’usine de recyclage de batteries
au Pb.
Sur ces cartographies, il est possible d‘identifier des zones plus fortement contaminées en dehors du gradient de concentration (exemple à 40 m sur le transect 4). Ces points de contamination ne peuvent être dus aux retombées atmosphériques ou diffuses, mais sûrement à des évènements accidentels tels que des écoulements de liquides fortement concentrés en ETM. Ceci pour démontrer que la cartographie peut être un très bon outil pour modéliser l‘historique d‘un site industriel.
105 En conclusion, il a pu être observé que les communautés de vers de terre sont de très bons indicateurs de la qualité des sols et que leur analyse permet une bonne évaluation du risque associé à la pollution en ETM sur les écosystèmes.
Enfin, pour les besoins du manuscrit, les cartes ont été exportées en format JPEG. Mais il est possible de créer un programme ne nécessitant pas de connaissance en SIG de la part de l‘utilisateur. Ce programme réunit toutes les données cartographiées et l‘utilisateur peut faire apparaitre les différentes couches désirées sur la photographie satellite. Par exemple, dans le cas de cette étude, la couche d‘extrapolation des concentrations en un autre ETM (Cd ou Sb…) avec les données de densité de vers de terre. Ce type de présentation constituerait alors un premier pas vers une approche intégrée et raisonnée des sites et sols pollués.
En perspectives, d‘autres données comme la bioaccessibilité humaine des ETM ou leurs concentrations dans les organismes du sol pourraient être cartographiées également et ainsi, sur les cartes des calculs de risques pour la santé humaine ou les écosystèmes pourraient être appliqués. En résumé, comme ces travaux le montre, la cartographie peut être un outil précieux pour les gestionnaires d‘entreprise à risques et faciliter la gestion des sites et sols pollués ainsi que la communication avec les autorités régulatrices.
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Chapitre 4
L’influence de la bioturbation des vers de
terre sur les transferts des ETM
Avant-propos
Les études écotoxicologiques précédentes ont non seulement généré des données améliorant les connaissances sur la toxicité des ETM, mais ont aussi permis d‘établir les conditions expérimentales requises pour l‘étude suivante. En effet, afin de correctement évaluer l‘impact du ver de terre sur la phytodisponibilité des ETM, il est nécessaire de reproduire des conditions induisant le moins d‘effets toxiques possibles afin de peu impacter son comportement. Si le ver de terre l‘activité du ver de terre est affectée, son influence sur la disponibilité des ETM le sera aussi. Ainsi les résultats des études précédentes ont été utilisés pour définir les concentrations appliquées à l‘étude suivante.
Les études concernant l‘influence des vers de terre sur la phytodisponibilité des ETM sont encore rares et les mécanismes impliqués peu connus. Améliorer les connaissances concernant la phytodisponibilité des ETM permettrait une meilleure évaluation des risques pour la santé humaine. De plus, ces résultats pourraient être utilisés dans les protocoles de phyto-remédiation des sites et sols pollués.
Des tests d‘extractions chimiques tels que les extractions au CaCl2 ou à l‘EDTA sont disponibles pour évaluer l‘absorption des ETM par les plantes. Mais plusieurs auteurs ont montré que ces extractions chimiques ne peuvent évaluer de façon réaliste la biodisponibilité (Sizmur et al., 2009). C‘est pourquoi dans l‘étude qui suit, nous avons réalisé des expérimentations en mésocosmes, regroupant plusieurs espèces de vers de terre, une plante potagère la laitue et du sol contaminé par les retombées atmosphériques d‘une usine de recyclage de batteries au Pb. La figure IV.1.1 représente le design expérimental utilisé pour cette étude.
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Figure IV.1.1 : Desing experimental de l’étude en mésocosmes
► Le travail réalisé a été valorisé par une publication acceptée dans la revue Environmental Pollution. Lévêque et al. 2014. “Earthworm bioturbation influences the phytoavailability of metals released by particles in cultivated soils”. Environmental Pollution (DOI: 10.1016/j.envpol.2014.04.005). Cette publication est présentée ci- dessous.
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